DE3933375C1

DE3933375C1 - Lens guide for video camera - incorporates linear ball-bearing with max. adjustment path

Info

Publication number: DE3933375C1
Application number: DE19893933375
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 4980 Buende De Lange
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2009-10-07

Abstract

The lens guide consists of a housing for a lengthways adjustable cylindrically circular lens carrier. The outer top surface (19) of the carrier (18) should form the track for balls (4a) of an open type linear ballbearing (4). The carrier is pref. adjusted in the housing (1) by a friction drive (15, 13, 14) whose friction wheel (14) bears on the top surface (19) of the carrier (18), pre-tensioned onto this by means of a spring (11) with the wheel shaft (13) roughly halfway along the linear ballbearing and fitted with a twist knob (15). USE/ADVANTAGE - Industrial monitoring, e.g. by video cameras in production. Linear ball bearing maximises adjustment path for carrier without housing confines, using friction wheel drive for positive adjustment.

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a guide device according to the Preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Führungseinrichtung dieser Art weist der Objektivträger eine Zahnstange auf, in die die Verzahnung ei nes Stirnrades eingreift, das auf einer mit einem Drehknopf verbundenen Antriebswelle sitzt. Die Lagerung des Objektiv trägers erfolgt in Gleitführungen. Die diese Führungsein richtung aufweisende bekannte Videokamera wird zur vergrößer ten Betrachtung schwer zugänglicher Vorgänge eingesetzt. Zur Erzeugung unterschiedlicher Abbildungsmaßstäbe werden unter schiedliche auswechselbare Objektive verwendet. Es ist ein vergleichsweise großer Verstellweg erforderlich. Der ver gleichsweise große Verstellweg erfordert eine möglichst lang hubige Führung. Die zur Verfügung stehende Führungslänge ist jedoch durch die Forderung begrenzt, daß die erforderlichen Konstruktionsmittel nicht über das Objektiv hinausragen und nicht den Freiraum vor und neben dem Objektiv einschränken dürfen. In a known guide device of this type, the Lens carrier on a rack into which the toothing egg Nes spur gear that engages with a rotary knob connected drive shaft sits. The storage of the lens Carrier takes place in sliding guides. This leadership directional well-known video camera becomes an enlarger consideration of processes that are difficult to access. To Generation of different imaging scales are under different interchangeable lenses used. It is a comparatively large adjustment path required. The ver equally large adjustment path requires the longest possible smooth leadership. The guide length available is however limited by the requirement that the required Construction means do not protrude beyond the lens and do not restrict the space in front of and next to the lens allowed to.

Bei einer bekannten Führungseinrichtung für ein Kameraob jektiv (DE-AS 12 80 040) sind einfache Linearkugellager vorgesehen. Die bekannte Lösung weist ein Objektiv auf, in welchem Verschiebeglieder dadurch geführt werden, daß eine Fassung und eine die Fassung umgehende Hülse Ausnehmungen aufweist, in die Stahlsäulen eingebracht sind. Zwischen Fassung und Hülse sind Kugeln vorgesehen, die auf den Stahl säulen abrollen. Eine derartige Lösung mit nicht handels üblichen und teuren Spezialelementen ist sehr aufwendig.In a known guide device for a camera jective (DE-AS 12 80 040) are simple linear ball bearings intended. The known solution has a lens in which sliding members are guided by the fact that a Socket and a sleeve recesses surrounding the socket has, in which steel columns are introduced. Between Socket and sleeve are provided balls on the steel unroll columns. Such a solution with no trade usual and expensive special elements is very complex.

Bei einer bekannten Einrichtung zur Fokussierung eines op tischen Systems (DE 30 49 138 A1) wird ein Umlaufkugellager in einer Objektivverstellung verwendet. Die Kugeln laufen dabei in gewindeförmigen Führungsnuten, die sowohl im Tubus wie im Linsenträger eingearbeitet sind. Eine geradlinige Längsverschiebung des Linsenträgers ist dabei nicht möglich.In a known device for focusing an op table systems (DE 30 49 138 A1) becomes a recirculating ball bearing used in a lens adjustment. The balls are running thereby in thread-shaped guide grooves, both in the tube as incorporated in the lens holder. A straight forward Longitudinal displacement of the lens holder is not possible.

Ferner ist eine Objektivfassung bekannt (DE-AS 11 42 273), welche eine geradlinige Längsverschiebung des Linsenträgers erlaubt. Der Linsenträger besitzt einen Zahnstangenbereich, der mit einem Zahnrad im Eingriff steht. Der Linsenträger läuft in zwei Kugellagern, deren Kugeln jeweils in Käfigen gefaßt sind. Eine langhubige Führung des Linsenträgers ist mit einer solchen Lösung nicht erzielbar.A lens mount is also known (DE-AS 11 42 273), which is a linear longitudinal displacement of the lens carrier allowed. The lens holder has a rack area, that meshes with a gear. The lens wearer runs in two ball bearings, their balls each in cages are composed. A long stroke guide of the lens wearer is cannot be achieved with such a solution.

Schließlich ist eine Objektivvorschubeinrichtung für Stand bildprojektoren bekannt (DE-GM 18 20 051), welche eine Gleit lagerung zwischen Tubus und Linsenträger aufweist. Die Ver stellung des Objektivs erfolgt mittels Reibrad. Eine Gleit lagerung zwischen Tubus und Linsenträger ist vergleichsweise schwergängig. Ein Reibradantrieb ist deshalb bei der bekann ten Lösung nicht vollständig funktionssicher.Finally, a lens feeder for stand image projectors known (DE-GM 18 20 051), which a sliding has storage between the tube and lens holder. The Ver The lens is set using a friction wheel. A sliding Storage between the tube and lens holder is comparatively stiff. A friction wheel drive is therefore well known solution is not completely reliable.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten, den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Führungseinrichtung der als be kannt vorausgesetzten Art so auszubilden, daß eine möglichst gute langhubige Führung des Objektivträgers innerhalb einer begrenzten zur Verfügung stehenden Führungslänge möglich wird.Starting from the aforementioned, the generic term of State of the art forming claim 1 lies the invention based on the task of a management facility as be knows presupposed type so that a possible good long-stroke guidance of the lens carrier within one limited available guide length possible becomes.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1.This problem is solved with the features of Labeling part of claim 1.

Das Vorsehen eines handelsüblichen offenen Linearkugelum lauflagers zur Führung von Objektiven ist vorbildfrei und besonders vorteilhaft. Mit einer derartigen Konstruktion lassen sich wesentliche konstruktive Vereinfachungen und Einsparungen erzielen und dennoch die Qualität der Führungs einrichtung gegenüber bekannten Lösungen verbessern. Dabei kann die Erfindung mit einfachen handelsüblichen Linear kugelumlauflagern arbeiten. Die Linearkugelumlauflager sind konzentrisch zur Objektivachse angeordnet und erlauben die Verbindung der äußeren Oberfläche des Objektivträgers als Lauffläche für die Kugeln. Linearkugelführungen weisen selbst dann, wenn sie zur Erzielung einer gewünschten Spiel freiheit unter Vorspannung laufen, sehr niedrige Reibwerte auf.The provision of a commercially available open linear ball Running bearing for the guidance of lenses is prototype free and particularly advantageous. With such a construction can be significant constructive simplifications and Achieve savings and still quality leadership Improve furnishings compared to known solutions. Here can the invention with simple commercial linear ball bearings work. The linear ball bearings are arranged concentrically to the lens axis and allow the Connection of the outer surface of the lens holder as Tread for the balls. Show linear ball guides even if they are to achieve a desired game freedom to run under tension, very low friction values on.

Die niedrigen Reibwerte machen es möglich, daß gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung für die Längsver stellung des Objektivträgers ein im Gehäuse oder Gehäuseteil drehbar gelagerter Reibradantrieb vorgesehen ist, dessen Reibrad an der Oberfläche des Objektivträgers anliegt. Die Verwendung eines Reibrades anstelle eines Antriebs mit Ritzel und Zahnstange hat einerseits erhebliche Kostenvor teile, andererseits erlaubt eine solche Konstruktion wegen der geschlossen ausgebildeten Oberfläche des Objektivträgers eine einfache und zuverlässige Dichtung des Objektivträgers gegenüber dem Gehäuse.The low coefficients of friction make it possible that according to a preferred embodiment of the invention for the longitudinal ver Position of the lens holder in the housing or housing part rotatably mounted friction wheel drive is provided, the The friction wheel rests on the surface of the lens carrier. The Use of a friction wheel instead of a drive with Pinion and rack has considerable costs on the one hand parts, on the other hand, allows such a construction the closed surface of the lens carrier a simple and reliable seal for the lens holder towards the housing.

Bei einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt das Reibrad unter Vorspannung mindestens einer Feder am Objektivträger an. Hierdurch wird ein zuverlässiger Kraftschluß zwischen Reibrad und Objektivträgeroberfläche gewährleistet.In a preferred further embodiment of the invention the friction wheel is pretensioned by at least one spring on the lens holder. This will make it more reliable Non-positive connection between friction wheel and lens carrier surface guaranteed.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die das Reibrad tragende Welle des Reibradantriebs zu mindest annähernd in der Mitte der wirksamen Länge des Linearkugelumlauflagers angeordnet. Eine solche Anordnung hat zur Folge, daß die zur Verfügung stehende Führungslänge besonders gut ausgenutzt wird.In a further preferred embodiment of the invention is the shaft of the friction wheel drive carrying the friction wheel at least approximately in the middle of the effective length of the Linear ball bearing arranged. Such an arrangement has the consequence that the available guide length is used particularly well.

In an sich bekannter Weise trägt die Welle bei einer beson ders zweckmäßigen Ausführungsform mindestens einen Dreh knopf.In a manner known per se, the shaft carries one ders expedient embodiment at least one turn stud.

Bei einer weiteren Ausgestaltung trägt die Welle zwei Dreh knöpfe eines sogenannten Knopfautomaten, bei dem beiden Drehknöpfen jeweils unterschiedliche Übersetzungsverhält nisse zur Welle zugeordnet sind.In a further embodiment, the shaft carries two rotations buttons of a so-called button machine, in the two Rotary knobs each have different gear ratios nisse are assigned to the shaft.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Objektivträger gegenüber dem Gehäuse durch eine umlaufende Dichtung abgedichtet. Eine solche umlaufende Dichtung erzeugt eine einwandfreie Dichtwirkung zwischen Gehäuse und Objektivträger.In a further preferred embodiment of the invention is the lens holder opposite the housing by a circumferential seal sealed. Such an all-round Seal creates a perfect sealing effect between Housing and lens holder.

Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Objektivträger eine in dessen Längsrichtung sich erstrecken de ebene Fläche aufweist, an der das Reibrad anliegt. Das Vorsehen einer ebenen Fläche in Verbindung mit einem ent sprechenden Reibrad hat den Vorteil, daß der Objektivträger ohne ergänzende Elemente gegen ein Verdrehen gesichert ist. Wenn die ebene Fläche nicht vollständig durchläuft, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß der Objektivträger eine Sicherung gegen ein Herausziehen aus dem Gehäuse besitzt.Finally, it has proven to be expedient that the Lens carrier extend in its longitudinal direction de has a flat surface against which the friction wheel rests. The Provide a flat surface in connection with an ent speaking friction wheel has the advantage that the lens holder is secured against twisting without additional elements. If the flat surface does not go through completely, results in the additional advantage that the lens holder a Has protection against being pulled out of the housing.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:The following is a preferred embodiment of the invention described in detail using the drawing. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Führungseinrichtung entlang der Bewegungsachse der Führung, Fig. 1 shows a longitudinal section through the guide means along the axis of movement of the guide,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang Ebene II-II in Fig. 1. FIG. 2 shows a cross section along plane II-II in FIG. 1.

Ein Gehäuse 1 weist eine Durchgangsbohrung 2 auf, in der ein Objektivträger 18 längsverschieblich angeordnet ist. Das Ge häuse 1 ist über ein Gewinde 26 mit der Kamera 27 verbunden, von der lediglich ein Teilbereich dargestellt ist. Im Gehäuse 1 ist ferner eine Bohrung 3 vorgesehen, welche ein Linearku gelumlauflager 4 aufnimmt. Dessen Kugeln sind mit 4a bezeichnet.A housing 1 has a through hole 2 , in which a lens carrier 18 is arranged to be longitudinally displaceable. The Ge housing 1 is connected via a thread 26 to the camera 27 , of which only a portion is shown. In the housing 1 , a bore 3 is also provided, which receives a Linearku gelumlager 4 . Its balls are designated 4a.

Das Gehäuse 1 weist unten eine Ausfräsung 8 mit Nuten 9 auf. Die Nuten 9 dienen zur Führung der mit Flächen zur Verdrehsi cherung versehenen Buchsen 10. Die Buchsen 10 werden durch die als Blattfedern ausgebildeten Federn 11 angedrückt, welche sich ihrerseits in einem Deckel 12 abstützen. Der Deckel 12 ist in die Ausfräsung 8 eingeschraubt. In den Buchsen 10 ist eine Welle 13 gelagert, mit der ein Reibrad 14 und die Dreh knöpfe 15 fest verbunden sind. Anstelle der dargestellten bei den einfachen Drehknöpfe 15 kann auch ein sogenannter Knopf automat mit zwei Abtrieben unterschiedlicher Übersetzung vor gesehen sein. The housing 1 has a cutout 8 with grooves 9 at the bottom. The grooves 9 are used for guiding the bushing 10 provided with surfaces for rotation. The bushes 10 are pressed by the springs 11 designed as leaf springs, which in turn are supported in a cover 12 . The cover 12 is screwed into the cutout 8 . In the sockets 10 , a shaft 13 is mounted, with which a friction wheel 14 and the rotary buttons 15 are firmly connected. Instead of the one shown with the simple rotary knobs 15 , a so-called automatic button with two drives with different ratios can also be seen before.

Das Reibrad 14 ragt durch den offenen Bereich 16 des Linear kugelumlauflagers 4 hindurch und preßt sich, angedrückt durch die Federn 11, gegen die ebene Fläche 17 des rohrförmigen, kreiszylindrischen Objektivträgers 18. Wegen der Leichtgängig keit der Führung mit einem Linearkugelumlauflager reicht be reits der Reibschluß sicher aus, um die Bewegung der Dreh knöpfe 15 auf den Objektivträger 18 zu übertragen. Anderer seits bewirkt der Andruck durch die Federn 11 auch, daß genü gend Friktion vorhanden ist, damit eine unbeabsichtigte, selbsttätige Verstellung nicht erfolgt. Erreicht der Objektiv träger 18 eine seiner Endstellungen, kann es lediglich zu Schlupf im Antrieb, aber niemals zur Zerstörung wie bei einem formschlüssigen Antrieb mittels einer Zahnstange kommen.The friction wheel 14 protrudes through the open area 16 of the linear ball bearing 4 and presses, pressed by the springs 11 , against the flat surface 17 of the tubular, circular-cylindrical lens carrier 18th Because of the smooth movement of the guide with a linear ball bearing, the frictional engagement is already sufficient to transmit the movement of the rotary knobs 15 to the lens carrier 18 . On the other hand, the pressure by the springs 11 also causes enough friction to be present so that an unintentional, automatic adjustment does not take place. Reaches the lens carrier 18 one of its end positions, it can only lead to slippage in the drive, but never to destruction as with a positive drive by means of a rack.

Die ebene Fläche 17 stellt in Verbindung mit dem Reibrad 14 eine einfache und gute Verdrehsicherung für den Objektivträger dar. Dies ist zum Beispiel beim Wechseln der Objektive wichtig.The flat surface 17 in connection with the friction wheel 14 represents a simple and good anti-rotation device for the lens carrier. This is important, for example, when changing the lenses.

Die Oberfläche 19 des Objektivträgers 18 stellt eine gute zy lindrische Lauffläche für die Kugeln des Linearkugelumlauf lagers 4 dar. Hierdurch wird eine spielfreie, präzise und leichtgängige Linearführung erreicht.The surface 19 of the lens carrier 18 is a good zy-cylindrical bearing surface for the balls of the linear ball bearing is the bearing 4. In this way a play-free, precise and smooth linear guide is achieved.

Eine Dichtscheibe 5 am vorderen Ende des Gehäuses 1 kann ent weder das Profil der Lauffläche 19 und der sich anschließenden ebenen Fläche aufweisen oder sie kann die dargestellte Ausbil dung aufweisen: Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine handelsübliche runde Wellendichtung verwendet, in die ein seg mentförmiges Teil zur Anpassung an die ebene Fläche eingelegt ist.A sealing washer 5 at the front end of the housing 1 can either have the profile of the tread 19 and the adjoining flat surface or it can have the shown training: In the illustrated embodiment, a commercially available round shaft seal is used, in which a seg ment-shaped part is inserted to adapt to the flat surface.

Das Objektiv 21 ist durch nicht dargestellte Mittel wie Gewin de oder Bajonett mit dem Objektivträger 19 verbunden. Der Zy linder 22 dient zur Befestigung von Zusatzeinrichtungen, zum Beispiel für Halter von Schutzgläsern und einen Glasfaser lichtleiter zur Objektbeleuchtung.The lens 21 is connected by means not shown, such as thread de or bayonet with the lens carrier 19 . The Zy cylinder 22 is used for attaching additional devices, for example for holders of protective glasses and a glass fiber light guide for object lighting.

Etwa in der Mitte des Gehäuses 1 ist eine Lagerwelle 28 ein geschraubt, auf der ein Kreuzspannkopf 29 drehbar gelagert ist. Dieser Kreuzspannkopf kann mittels der Klemmschraube 30 festgesetzt werden. Eine weitere Klemmschraube 31 dient dazu, die gesamte Einheit auf der in horizontaler Ebene verschwenk baren und in vertikaler Ebene verschiebbaren Welle 32 eines nicht weiter dargestellten Stativs in beliebiger Verschiebe und Drehstellung festzuklemmen.Approximately in the middle of the housing 1 , a bearing shaft 28 is screwed, on which a cross clamping head 29 is rotatably mounted. This cross clamping head can be fixed by means of the clamping screw 30 . Another clamping screw 31 is used to clamp the entire unit on the pivotable in the horizontal plane and displaceable in the vertical plane shaft 32 of a tripod not shown in any displacement and rotational position.

Zum Arbeiten mit der dargestellten Einrichtung wird zunächst durch Lösen der Klemmschrauben 31 und 32 und vor Einstellen des Stativs das Objektiv ungefähr auf das Objekt ausgerichtet. Durch ein Drehen am Drehknopf 15 läßt sich das Objekt über die Sichtkontrolle auf dem Video-Monitor jetzt scharf einstellen. Diese Einstellung wird durch den langen Hub sehr erleichtert. Befriedigt die dadurch erreichte Vergrößerung noch nicht, kann durch entsprechende Veränderung des Abstandes zwischen Gehäuse und Objekt der Abbildungsmaßstab bei den jeweils eingesetzten Objektiven innerhalb der gegebenen Grenzen verändert werden.To work with the device shown, first loosen the clamping screws 31 and 32 and before adjusting the tripod the lens is approximately aligned with the object. By turning the rotary knob 15 , the object can now be focused using the visual control on the video monitor. This setting is made very easy by the long stroke. If the resulting enlargement is not yet satisfactory, the imaging scale for the lenses used in each case can be changed within the given limits by correspondingly changing the distance between the housing and the object.

Claims

1. Guide device for a lens, in particular for the lens of a video camera for monitoring manufacturing processes, which has a housing or housing part and a longitudinally displaceably guided therein at least substantially circular cylindrical lens holder, characterized in that the outer surface ( 19 ) of the lens holder ( 18th ) form the running surface for the balls ( 4 a) of an open linear ball bearing ( 4 ).

2. Guide device according to claim 1, characterized in that for the longitudinal adjustment of the lens carrier in the housing ( 1 ) or housing part rotatably mounted friction wheel drive ( 15 , 13 , 14 ) is provided, the friction wheel ( 14 ) on the surface ( 19 ) of the Lens carrier ( 18 ) rests.

3. Guide device according to claim 1 or 2, characterized in that the friction wheel ( 14 ) under prestress at least one spring ( 11 ) on the lens carrier ( 18 ).

4. Guide device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the friction wheel ( 14 ) supporting shaft ( 13 ) of the friction wheel drive is arranged at least approximately in the middle of the effective length of the linear ball bearing ( 4 ).

5. Guide device according to claim 4, characterized in that the shaft ( 13 ) carries at least one rotary knob ( 15 ).

6. Guide device according to claim 5, characterized in that the shaft ( 13 ) carries two knobs of a button machine, in the two knobs each different union ratios to the axis ( 13 ) are assigned.

7. Guide device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the lens carrier ( 18 ) relative to the housing ( 1 ) is sealed by a circumferential seal ( 5 , 20 ).

8. Guide device according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the lens carrier ( 18 ) has a flat surface ( 17 ) extending in the longitudinal direction thereof, on which the friction wheel ( 14 ) rests.